第2章 边界怎样从地层接触面成为共同标准
2.1 接触面不是年表线
走到一面岩壁前,人很容易把颜色突然变化的地方看作一个时代的结束。下部较暗,上部较浅;下部细密,上部粗糙;一道清楚的面将两者隔开。这样的直觉有观察基础,却把三种不同判断压在了一起:岩性发生改变,某个标志事件出现在这里,一条年代地层界线被定义在这里。
岩性接触首先是材料和结构的差异。它可能来自沉积物来源变化、水动力条件变化、后期成岩变化,也可能涉及侵蚀和停积。其时间意义不能仅从颜色读出。同一个沉积环境可以沿海岸移动,于是在不同地点留下外观相近、形成时间却不同的接触。某一地区突然开始堆积砂层,并不意味着全球同一瞬间都进入了一个新的地质时代。
化石标志层也有自己的身份。一个物种在某处记录中的首次出现,首先意味着在现有采样和鉴定条件下,首次于该层找到它。物种何时演化出现、何时扩散到这里、这里何时提供适合保存的环境,并不是同一个问题。化石首次出现可以成为重要的相关工具,但它的含义需要由这些差别加以限定。
抽象时代界线则承担共同参照的任务。它使不同地区的记录能够讨论“这一界线以前”与“这一界线以后”。一旦指定标准点,界线便不随每个研究者的视觉印象任意移动。不过,固定参考点不等于已经知道它在所有地区的精确对应位置。定义和相关是两项工作:定义提供共同锚点,相关检验其他记录怎样与之连接。
三种位置可能接近,也可能不重合。岩性接触需要解释材料为何改变,标志层需要确认某种特征在何处出现,标准界线则为异地比较提供共同参照。即便三者在一处剖面落于相近层位,迁往另一处时也可能分开:沉积环境侧向迁移,生物出现受到局部条件限制,标准的定义却仍被保留。因此,一条线上的重合必须逐项论证,不能作为跨地区使用的默认前提。
2.2 煤山的精确落点
国际地层委员会的全球界线层型剖面和点位表,将印杜阶底界列在中国浙江煤山D剖面27c层底,以牙形石Hindeodus parvus的首次出现为主要标志,并记录批准年份为2001年。[A12]这几项信息分别回答地点、层位、识别依据和制度时间的问题。它们合在一起才形成一个能够被他人重新定位的标准入口。
“27c层底”并不等于“一个叫27c的时代开始”。编号服务于剖面内部定位,生物标志服务于界线辨认,批准记录服务于共同标准的追溯。假如只记住数字,却不知道编号属于哪个剖面,同样的编号可以在其他研究中指向完全不同的岩层。科学标准之所以精确,并非它含有很多数字,而是每个数字都被固定在明确的操作关系中。
还要区分标准所对应的古老时间与批准发生的现代时间。2001年是标准被批准的年份,显然不是岩层形成的年份。官方表把数值年龄与标准位置分列,也提醒我们这两者具有不同的修订逻辑。数值年龄依赖计时方法及其校准,标准点则依赖被批准的定义;一项计时结果更新,不会单凭这一事实自动把点位移到另一层。
官方条目在这里提供的是定义及其批准状态。[A12]定义说明应到哪里辨认共同参照,却不独自回答各候选剖面为何被取舍,也不包办所有地区的相关判断。后两类问题分别依赖评议材料和实际剖面对比。这样区分以后,煤山作为标准的制度身份可以明确陈述,而某个异地标志能否与之对应,仍须由当地记录和连接依据来判断。
从对象发生的角度,煤山点位的重要性在于它把几个原本可分离的任务结合起来。岩层中的一个位置必须能够被重新找到;标志化石必须能够被其他研究者辨认;比较规则必须允许异地材料加入。少了定位,定义无法实施;少了辨认,标志不能稳定;少了相关,标准只能停留为地方名称。
煤山案例中的E集中在鉴定与层位解释的相互限定。化石鉴定决定哪个层位可以作为有效的首次出现;沉积连续性又决定一次局部首次出现能否近似反映所需的时间关系。若标本来自再搬运,形态鉴定即使正确,也不足以确定其所在沉积层的年代意义;若层位清楚而诊断特征不足,位置再精确也不能补足鉴定。标本与剖面必须共同进入判断,单独保存任一项都会丢失部分定位能力。
2.3 怎样搬到别的剖面
标准点不能被物理搬到全世界,但与它建立对应的程序可以传播。设想研究者在另一处剖面发现同类牙形石,首先要问的不是“这里是否就是煤山”,而是“这个标本及其层位,在何种证据范围内支持与标准界线相关”。相关是一项有条件的推断,不是地名之间的替换。
第一种风险是生物事件的地方差异。同一种生物到达不同海域的时间可以不同;海水环境也会决定它能否生存。因而,异地记录的首次出现不必天然同步。若其他化石组合或独立地层信号与这一标志系统性错开,研究者需要判断是扩散、环境选择还是原先相关有误,不能仅因它是标准化石便取消其他证据的地位。
第二种风险来自鉴定。保存不完整、磨损、破碎和个体差异都可能影响判别。鉴定规则必须说明哪些特征具有决定意义,哪些允许变化。若规则随着需要而改变:支持预期相关的标本被宽松接纳,导致矛盾的标本被严格排除,那么相关结论将失去独立性。可重复的鉴定并非简单多数表决,而是他人能够按同样可说明的依据作出或质疑判断。
第三种风险来自记录不完整。某段沉积缺失,会使原本分开的事件在剖面上挤到一起;采样间隔过大,也会制造类似效果。这里要区别自然记录的缺失与研究记录的缺失。前者需要邻近剖面、接触关系等材料约束,后者可以通过加密采样检验。两者即使在表格中都呈现为空白,解决办法也不同。
可以用一个教学情形说明相关的权限。甲剖面中,标志化石出现在某化学变化之后;乙剖面中,两者落在同一采样层。我们不能立即认定甲乙的事件顺序矛盾。乙剖面的采样分辨率也许不足以分开它们。只有在确认取样足够细、记录连续且各标志可靠以后,真正的先后差异才会对同步假设构成更强压力。
这样的分析使标准反过来组织调查。确定需要比较的界线之后,研究者会优先寻找记录更连续、保存更适宜、可获得多项标志的剖面。这是D=G(S,E)在本案例中的可操作含义:已有对象身份影响下一轮差异怎样取得。它不意味着标准支配自然,而是意味着标准给出寻找哪些反例最有价值的理由。
相关还有一个常被忽略的方向问题。从煤山标准出发识别乙剖面,再从乙剖面连接丙剖面,这条链不一定与煤山直接连接丙剖面具有相同可靠性。每一步都可能引入定位、保存和标志延续范围的不确定性。如果中间环节只记下一个肯定标签,误差便可能在传播时被隐藏。相关网络应当保留连接依据,而不只保存最终时代名称。
例如,一处剖面有可靠化石,却缺少可直接定年的层;另一处有适合测年的材料,却缺少同样化石。二者可以通过第三种标志建立联系,但第三种标志本身也必须接受检验。最终年龄判断的责任分布在整条证据链中,不能全部归给最后一次仪器测量。这正是为什么一个精密数字,落到不同相关链上会具有不同的地史分辨率。
尺度也会改变所需证据。若只区分相隔很远的两个时期,较宽的相关范围可能足够;若要讨论两个突发事件谁先谁后,同样的范围就可能完全不够。标准在前一种任务中有效,不意味着它能无条件承担后一种任务。认识这种差别,可以使争论从“标准是否可靠”的总体判断转向“它对当前问题可靠到什么程度”的具体检验。
最后,多个剖面的相互一致也不能只按票数计算。若它们都使用同一套鉴定、同一个校准或同一条间接相关,部分误差可能共同存在。真正增加约束的,是来源和机制有所区别的证据仍能在合理范围内汇合。相关的强度来自这种结构,而不来自被涂成同一颜色的地点越来越多。
2.4 标准保留与修订
如果新的测年工作改变了界线的数值年龄,研究者首先应更新年龄估计及其不确定度,检查它与其他事件的时间间隔是否改变。只要标准定义没有变,地层对比中的参照点可以保留。此时知识确实发生了变化,但变化主要落在时间尺度的校准,而不是界线身份的重置。
如果标志鉴定受到根本挑战,或者标准剖面的保存、连续性和可达性出现重大问题,问题就不同了。需要讨论的不再只是给原来点位配一个更好的数字,而是原有定义及其实施条件是否仍足以承担共同参照。实际的标准修订必须遵循专业程序;本书不能从一个局部疑问直接推出已有标准应被取消。
还有一种较常见、也较易被忽略的中间状态:标准本身保留,但它在某些环境中的相关精度降低。假如标志生物在一种沉积相中稀少,研究者可能需要辅助指标。辅助指标的引入不是任意放宽,而是要说明它与原标准之间怎样建立关系,以及误差经过几次连接后如何累积。标准的稳定和使用范围的限定可以同时成立。
把这些修订并列,界线、标本与采样之间的关系就更清楚:鉴定改变,相关层位可能重判;采样变密,首次出现的位置可能细化;年龄校准更新,事件间隔的估计可能改变。三种操作所改写的对象并不相同。常规地层学对定义和相关的区分,是这一分析的基础;SDE在这里组织的是各类修改怎样传递,而不是另立一套界线批准规则。
因此,一项异议首先需要被定位:它质疑的是哪件标本、哪条连接、哪个数值,还是标准定义本身?只有定位到相应层次,复查才有明确对象,局部问题也不至于被夸大成对全部标准的否定。
界线由此显示出一种特殊的稳固性:它不是因为从不受到挑战而可靠,而是因为不同挑战能够被分辨,分别落到定义、相关、鉴定或校准上。把所有变化都叫作“推翻”,与把所有变化都说成“越来越精确”,同样会抹掉科学工作的实际层次。要理解这些层次怎样展开,就必须进一步拆开一项研究内部的几条时间线。
本章引用的来源条目
A12 International Commission on Stratigraphy:GSSP Table,Induan / Meishan条目 原始来源入口